長(cháng)沙理工大學(xué)：基于滲透劑降低 黃竹APMP磨漿能耗及提升成漿性能研究
閱讀次數： 發(fā)布時(shí)間:2023-06-28 15:33:08
一、研究背景
我國竹類(lèi)資源豐富，合理應用竹材資源能夠有效緩解國內造紙纖維原料短缺的問(wèn)題。與化學(xué)法制漿相比，化學(xué)機械法制漿（尤其是堿性過(guò)氧化氫機械漿，APMP）具有化學(xué)藥品用量少、紙漿得率高、廢水污染負荷較低、成紙松厚度高等優(yōu)勢，但竹材由于其材性和結構特點(diǎn)，化機漿制備存在浸漬段藥液滲透困難（竹材結構致密）、磨漿能耗高、漂白效率較低、成紙強度差等系列問(wèn)題。盡管采用強化汽蒸、加強擠壓撕裂處理、部分去除竹片薄壁組織及生物酶預處理等措施可在一定程度上改善竹片浸漬段藥液處理及成漿效果，然而在實(shí)際生產(chǎn)中由于設備要求高、工藝控制難度大及運行成本高等問(wèn)題導致實(shí)際推廣應用困難。
二、黃竹APMP制漿工藝流程及應用滲透劑制漿工藝參數
本研究以黃竹為原料，在黃竹APMP生產(chǎn)工藝中應用聚乙二醇脂肪酸酯滲透劑P1和脂肪醇聚醚滲透劑P2，研究其對黃竹APMP磨漿能耗、藥液吸收、纖維形態(tài)、成漿質(zhì)量等方面的作用效果，以降低磨漿能耗，提升竹材化機漿品質(zhì)，擴大造紙纖維原料來(lái)源。
三、滲透劑對黃竹APMP浸漬處理后剩余藥液堿含量及磨漿能耗的影響
3.1 滲透劑對黃竹APMP浸漬處理后剩余藥液堿含量的影響
為了驗證滲透劑對NaOH藥液的滲透促進(jìn)作用，本實(shí)驗對應用滲透劑前后浸漬段剩余藥液的堿含量進(jìn)行了分析。結果表明，與空白對照樣相比，聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2浸漬處理后，浸漬段剩余藥液的堿含量分別下降了13.4%、9.9%。
3.2滲透劑對黃竹APMP磨漿能耗的影響
實(shí)驗中保持磨漿工藝條件相同，控制成漿游離度300 ~ 350 mL，研究聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2對黃竹APMP磨漿能耗的影響，結果表明，聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2均能有效降低黃竹APMP的磨漿能耗，與空白對照樣（無(wú)滲透劑，P0）相比，磨漿能耗分別降低了13.5%、9.0%。
四、滲透劑對黃竹APMP纖維形態(tài)及表面形貌的影響
4.1 對纖維形態(tài)的影響
未添加滲透劑的黃竹APMP含有較多3.2~7.6 mm的纖維束（占比1.7%）。與空白對照樣相比，聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2的添加使黃竹APMP中纖維束含量分別減少了52.9%、23.5%；使成漿的纖維帚化率分別提高了17.3%、7.2%；使纖維的卷曲和扭結指數得到不同程度的提高；同時(shí)，0~0.2 mm的細小纖維含量增加，0.2~3.2 mm的中長(cháng)纖維占比變化不大，表明滲透劑可使黃竹APMP成漿質(zhì)量顯著(zhù)提升。
4.2 纖維表面形貌SEM分析
未使用滲透劑時(shí)，黃竹APMP纖維表面比較光滑，分絲起毛現象很少（圖4(a)）；添加聚酯滲透劑P1后，黃竹APMP纖維表面的分絲、帚化和起毛現象顯著(zhù)增加（圖4(b)）；添加聚醚滲透劑P2后，黃竹APMP纖維表面出現較多的細纖維絲，表面起毛較多，但分絲帚化效果略遜添加聚酯滲透劑P1的黃竹APMP（圖4(c)）。綜上所述，這2種滲透劑均能顯著(zhù)提升黃竹APMP的纖維表面分絲、帚化和起毛效果。
五、滲透劑對黃竹APMP手抄片性能的影響
與空白對照樣相比，添加2種滲透劑后，手抄片的抗張指數、撕裂指數、耐破指數均顯著(zhù)提高，其中添加聚酯滲透劑P1的手抄片分別提高了30.5%、16.4%、46.4%，添加聚醚滲透劑P2的手抄片分別提高了12.7%、21.5%、10.7%。同時(shí)，2種滲透劑均明顯降低了黃竹APMP手抄片的松厚度，但對手抄片白度提高無(wú)明顯貢獻。
六、結論
6.1 聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2均能有效降低黃竹APMP磨漿能耗、減少浸漬處理后剩余藥液堿含量；當成漿加拿大游離度為300~350 mL時(shí)，與空白對照樣（未添加滲透劑）相比，聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2（用量均為0.05%，相對于絕干漿質(zhì)量）可使磨漿能耗分別降低13.5%、9.01%，浸漬處理后剩余藥液堿含量可分別降低13.4%、9.9%。
6.2 黃竹APMP纖維形態(tài)及SEM形貌分析結果表明，與空白對照樣相比，聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2均可使成漿纖維束含量分別減少52.9%、23.5%，纖維分絲帚化率分別提高17.3%、7.17%，纖維表面分絲、帚化和起毛效果增強，成漿質(zhì)量顯著(zhù)提升。
6.3 聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2均可顯著(zhù)提高黃竹APMP手抄片的強度性能，其中添加聚酯滲透劑P1和聚醚滲透劑P2手抄片的抗張指數、撕裂指數和耐破指數分別提高了30.5%、16.4%、46.4%和12.7%、21.5%、10.7%。（文章來(lái)源：中國造紙雜志社）
